Laboratório desafiador e história da ciência: um relato de ... · que podiam se atrair ou se repelir, dependendo do tipo de eletricidade (ou excesso e falta) que adquiriam (HEILBRON,

Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 34, n. 1, p. 176-196, abr. 2017. 176

DOI: http://dx.doi.org/10.5007/2175-7941.2017v34n1p176

Laboratório desafiador e história da ciência: um relato de experiência com

o experimento de Oersted + *

José Antonio Ferreira Pinto1

Departamento de Física

Universidade Estadual da Paraíba

Campina Grande – PB

Doutorando no PPG Interunidades em Ensino de Ciências – USP

Ana Paula Bispo Silva2

Éwerton Jéferson Barbosa Ferreira3

Departamento de Física

Universidade Estadual da Paraíba

Campina Grande – PB

Resumo

Este trabalho relata a utilização de um modelo de laboratório problema-

tizador que parte de um experimento histórico como problema a ser in-

vestigado. A proposta elaborada e executada apresenta-se como uma das

possibilidades de inserção da abordagem histórica em sala de aula. A me-

todologia de utilização da atividade experimental segundo o referencial

construtivista, o material histórico elaborado sob a perspectiva da mo-

derna historiografia da ciência e a atitude do professor como mediador

na atividade, buscam permitir o desenvolvimento de competências argu-

mentativas e a compreensão de conceitos de eletromagnetismo por estu-

dantes do terceiro ano do Ensino Médio de uma escola pública do estado

da Paraíba.

Palavras-chave: Laboratório problematizador; Experimento histórico;

Eletromagnetismo.

+ Inquiry-based laboratory and History of Science: a report about an activity using Oersted’s experiment

* Recebido: agosto de 2016.

Aceito: novembro de 2016.

1 E-mail: [email protected]



http://dx.doi.org/

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Pinto, J. A. F., Silva, A. P. B. e Ferreira, E. J. B. 177

Abstract

This work presents an example of how to explore an historical experiment

as a problem to be investigated in an inquiry-based laboratory model. The

elaborated and executed purpose is one of the possibilities to insert

History of Science in Science classroom. The inquiry-based experimental

activity, the texts with historical approach based on modern

historiography of science and teacher’s pedagogical knowledge allowed

the development of argumentative skills and the comprehension of

electromagnetism concepts. This study was developed with 3rd grade high

school students from a public school of State of Paraiba.

Keywords: Electromagnetism; Inquiry-based laboratory; Historical

experiment.

I. Introdução

A História da Ciência (HC) no ensino, bem como a experimentação, têm sido consi-

deradas abordagens que podem promover tanto o estímulo quanto a aprendizagem no Ensino

de Ciências. Partindo de pressupostos diferentes, as duas abordagens têm o mesmo objetivo:

tornar a aula de ciências um ambiente que promova a aprendizagem de ciências de forma não

mecânica, fomentando a argumentação e a participação dos alunos.

A HC tem assumido diferentes perspectivas, podendo contribuir em diferentes níveis

no processo de ensino, como sociocultural, conceitual, epistemológico ou motivacional (SE-

KER, 2012). No primeiro destes níveis, a HC pode ser introduzida como possibilidade de con-

textualização, permitindo a inserção de conteúdos científicos em assuntos relacionados à cul-

tura e sociedade. Conceitualmente, a HC permite a compreensão de concepções alternativas dos

estudantes, bem como explorar os modelos e analogias que surgiram para entender diferentes

conceitos. No nível epistemológico, entende-se a HC como abordagem para explorar a natureza

da ciência e do fazer científico. Já no nível motivacional, a HC serviria para aproximar os estu-

dantes da ciência, estimulando-os a se aprofundarem sobre a ciência.

No nível motivacional, a associação da HC com a experimentação permite a inserção

de uma abordagem investigativa. Assim, a realização de experimentos torna possível que o

estudante relacione teorias, conceitos e leis existentes na Física com a sua linguagem (natural,

matemática ou simbólica) e ainda associar todos estes elementos com o mundo real. Ressalta-

se que a experimentação faz com que o estudante seja participante na construção de seu conhe-

cimento, tornando-se agente ativo nas aulas, interagindo com seus companheiros, manipulando

objetos e estabelecendo relações lógicas e conceituais sobre os mesmos na montagem de um


aparato experimental. Ademais, este tipo de trabalho na sala de aula auxilia a serem estabeleci-

das as relações professor/aluno, que também são fatores influentes no processo de ensino-apren-

dizagem dos alunos (SÉRÉ; COELHO; NUNES, 2004).

No entanto, em ambas as abordagens a postura do professor e os materiais utilizados

têm papel fundamental para que o objetivo seja atingido. Do ponto de vista da HC, são obstá-

culos as visões distorcidas de ciência trazidas no material histórico, a formação inicial do pro-

fessor e também a cultura predominante quanto ao ensino de ciências consideradas exatas, como

o caso da Física, que não se enquadram na perspectiva humanística da abordagem histórica

(PEREZ et al., 2001; HÖTTECKE; SILVA, 2011; HENKE; HÖTTECKE, 2015). Já para a

abordagem experimental, são obstáculos para a implementação: a falta de estrutura dos labora-

tórios, a ausência de materiais e também a formação do professor, que tende a utilizar roteiros

e experiências em busca de resultados “corretos” (BORGES, 2002; MCCOMAS, 2005).

Este trabalho busca superar esses obstáculos relatando o planejamento e a execução de

uma atividade experimental que inclui uma perspectiva de ensino experimental construtivista

associada à história da ciência. Por perspectiva construtivista entendemos aquela que, entre ou-

tras coisas, prevê a valorização das ideias prévias dos estudantes, tornando sua participação

ativa no processo de construção do saber, a partir da liberdade em testar hipóteses em um am-

biente amistoso propício para expor suas concepções, sem o receio de julgamento ou avaliação.

Isto torna possível que o professor atue através de um diálogo questionador, colocando em che-

que as argumentações que de alguma forma apresentem equívocos acerca dos fenômenos tra-

balhados (ALVES FILHO, 2000).

Como episódio histórico, que serve como o desafio a ser resolvido, escolhemos a ex-

periência de Hans Christian Oersted (1777-1851) publicada em 1820 e a abordamos do ponto

de vista conceitual, epistemológico e contextual. A pesquisa histórica se deu segundo a moderna

historiografia da ciência, enfatizando as rupturas e controvérsias, bem como as influências ex-

ternas no trabalho científico (BALDINATO; PORTO, 2008; FORATO et. al., 2011). Para a

elaboração da proposta pedagógica, consideramos uma metodologia baseada também no labo-

ratório problematizador4 (BORGES, 2002) e o construtivismo, buscando a contextualização do

tema e o compartilhamento de ideias na construção de consensos, sem enfatizar erros e acertos,

mas estimulando a argumentação e o posicionamento dos alunos na atividade (ROSA; ROSA,

2012; MCCOMAS, 2005).

Nossa hipótese é que a combinação de contexto histórico, atividade experimental e

laboratório problematizador permitem o desenvolvimento de competências argumentativas, ao

mesmo tempo que aproximam o estudante da prática científica para a compreensão de fenôme-

nos.

4 Adotamos o termo de laboratório problematizador por se tratar de uma atividade em que os alunos irão solucionar

um problema que, no caso, se assemelha a um problema histórico: encontrar qual é a relação entre eletricidade e

magnetismo. Entendemos que este laboratório difere dos modelos usualmente trabalhados por não haver, de ante-

mão, uma resposta “correta” como objetivo, e tampouco um método (roteiro) com os passos a serem realizados.


II. Primeiros passos: a pesquisa historiográfica

Um dos desafios mais relatados por professores para a utilização da história da ciência

em sala de aula é a ausência de materiais didáticos (MARTINS, 2007). Assim, um dos primeiros

passos para planejar a atividade experimental foi buscar por um episódio histórico que fizesse

parte do currículo da Educação Básica e construir um material didático com abordagem histó-

rica que o detalhasse. Escolhemos o episódio histórico que trata da “descoberta do eletromag-

netismo” por Oersted e realizamos a busca por fontes primárias e secundárias que embasassem

nosso estudo do ponto de vista do conteúdo (eletromagnetismo) e epistemológico. A pesquisa

historiográfica foi realizada a nível de iniciação científica, mas contou com a participação do

professor na adaptação do texto para a sala de aula. A seguir apresentamos alguns aspectos

deste episódio histórico que foram utilizados na elaboração de dois textos (anexos) para os

alunos.

II.1 Breve relato sobre as primeiras ideias acerca do eletromagnetismo

Durante o século 19, a relação entre eletricidade e magnetismo era um dos principais

assuntos entre os filósofos naturais. Após a invenção da pilha por Alessandro Volta, mais ex-

perimentos foram elaborados em busca de uma melhor compreensão sobre a natureza da eletri-

cidade. Diferentes concepções sobre a natureza da eletricidade coexistiam: a hipótese da eletri-

cidade como um só fluido, defendida por Benjamin Franklin (1706-1790) e seus seguidores; ou

a hipótese da eletricidade como dois fluidos (eletricidade vítrea e resinosa), defendida por Char-

les Du Fay (1698-1739) e outros. Da mesma forma, o magnetismo também possuía diferentes

interpretações. Alguns filósofos atribuíam o magnetismo a um fluido, como a eletricidade; mas

os polos sul e norte não podiam ser separados, como acontecia no caso de objetos eletrizados,

que podiam se atrair ou se repelir, dependendo do tipo de eletricidade (ou excesso e falta) que

adquiriam (HEILBRON, 1979, p. 431-448; DARRIGOL, 2000, p. 1-5). Por outro lado, outras

observações mostravam que haviam alguma relação entre eletricidade e magnetismo, como re-

latos de que raios provocavam alterações nas bússolas durante tempestades (DARRIGOL,

2000, p. 3).

Em 1813, Hans Christian Oersted (1777-1851), um filósofo natural dinamarquês, pro-

fessor na Universidade de Copenhagen, previu uma relação entre eletricidade e magnetismo.

Oersted tirou suas conclusões a partir de concepções filosóficas que possuía, de que existia na

Natureza uma força única, responsável por todos os fenômenos físicos, que agia como forças

contrárias (WILLIAMS, 2008). Entretanto, seus contemporâneos não lhe deram muita atenção.

No final de 1819, durante suas aulas, Oersted observou que a agulha de uma bússola parecia se

mover quando uma corrente elétrica era gerada numa espira próxima a ela5. Ele então fez várias

5 Martins (1986a e 1986b) apresentam de forma detalhada o episódio, bem como uma tradução para o português

do manuscrito de Oersted.


observações tentando entender a natureza deste fenômeno. De fato, quando ele fez a observa-

ção, o efeito da eletricidade sobre a agulha era esperado. Porém, a simetria do efeito não era

óbvia. O que Oersted observou foi que parecia haver um movimento circular associado ao mo-

vimento linear da corrente na espira. Esta conclusão não era intuitiva e contradizia as hipóteses

dos defensores da concepção de força de Newton. Mesmo sabendo que suas conclusões seriam

objeto de dúvidas, Oersted continuou suas investigações e as relatou em 1820, numa publicação

em Latim intitulada Experimenta circa effectum conflictus eletrici in acum magneticam. As

ideias de Oersted não foram aceitas imediatamente, havendo maior resistência a elas por parte

dos newtonianos (DARRIGOL, 2000, p. 5).

Ao relatar o efeito provocado sobre a agulha, Oersted o descreve como se a corrente

elétrica gerasse uma força em espiral em torno do fio, a qual seria responsável por empurrar a

agulha da bússola (Fig. 1).

Todos efeitos apresentados aqui, relativamente o polo Norte, são facilmente compre-

endidos supondo-se que a força ou matéria elétrica negativa percorre uma linha es-

piral dobrada para a direita, e empurra o polo Norte, mas não age sobre o polo sul.

(OERSTED apud Martins, 1986b, p. 121-122).

(a)

(b)

Fig. 1 – (a) Interpretação de Oersted: conflito elétrico gira em espiral em torno do

fio. (b) Utilizando a mão direita em torno do fio, o polegar indica a direção da corrente e os

demais dedos empurram a agulha. Fonte: Autor

A interpretação de Oersted era consistente com suas observações e também com suas

concepções filosóficas e teóricas, como por exemplo a ideia de conflito elétrico, que pressupu-

nha a existência de dois tipos de eletricidade. Além disso, Oersted era um dos adeptos da Na-

turphilosophie, uma corrente filosófica originária do romantismo alemão. Segundo a Naturphi-

losophie, a Natureza era formada por uma força única que sempre existiu e sempre irá existir,


e que se manifesta sempre em forças opostas (CANEVA, 1997). Para os adeptos da Naturphi-

losophie, era esperado uma relação entre as várias forças existentes na natureza, como eletrici-

dade, magnetismo, calor, forças químicas, etc., e assim foi mais fácil para Oersted aceitar a

relação entre a corrente elétrica e o magnetismo da forma como observou6.

Entretanto, posteriormente, com a compreensão do magnetismo como campo magné-

tico, a conclusão de Oersted foi reinterpretada como sendo a geração de um campo magnético

ao redor do fio, o que faz girar a agulha. É nesta reinterpretação que utilizamos a “regra da mão

direita” para explicar a relação entre a eletricidade e o magnetismo (Fig. 2).

Fig. 2 – Regra da mão direita: os polegares indicam a direção da corrente e os outros

dedos, girando em torno do fio, representam o campo magnético. Fonte: Autor

III. Planejando a proposta: escolhas metodológicas

Uma vez elaborados os textos a partir do estudo de fontes primárias e secundárias, o

próximo passo foi planejar a proposta de forma a atingir nossos objetivos. Neste caso, buscamos

por uma abordagem que pudesse suprir alguns ideais do ensino de Física, tais como: estimular

a argumentação dos estudantes e sua compreensão sobre o papel do experimento na Física;

promover a compreensão de conceitos e fenômenos físicos e permitir a compreensão sobre fe-

nômenos eletromagnéticos e sobre a teoria envolvida.

Para isso, adotamos o construtivismo pessoal, que pressupõe que as atividades de la-

boratório sejam mais do que seguir “receitas”. Segundo esse referencial teórico, uma atividade

de laboratório deve impactar os estudantes de forma que eles adquiram habilidades práticas e

intelectuais, que vão além de “seguir regras” (KOPONEN; MÄNTYLÄ, 2006; MCCOMAS,

2005; SÉRÉ; COELHO; NUNES, 2004).

6 Os resultados de Oersted e a influência que teve da Naturphilosophie são objeto de vários artigos (ver STAUF-

FER, 1957; GOWER, 1973; Martins, 1986; CUNNIGHAM e Jardine, 1990; Caneva, 1997; BRAIN, Cohen e

KNUDSEN, 2007), bem como a contribuição deste episódio para o ensino de ciências (ver SEROGLOU; KOU-

MARAS; TSELFES, 1998; TU, 2000; BINNIE, 2001; CAVICCHI, 2003; GUERRA et. al., 2004; KIPNIS, 2005;

CHAIB; ASSIS, 2007).


Neste sentido, a introdução da HC na atividade de laboratório permite enfatizar o pro-

cesso de produção de conhecimento em diferentes períodos históricos, reproduzindo as dificul-

dades dos cientistas, bem como compreendendo os aspectos teóricos que fundamentam cada

opção experimental (GOLIN, 2002).

Na realização da prática experimental existem muitos fatores que podem se tornar bar-

reiras, como exemplo de um deles temos o material de construção dos aparatos. No caso de

trabalharmos com experimentos históricos, dependendo do aparato construído e/ou utilizado

por um cientista tomado para ser reproduzido, torna-se quase impossível ser totalmente fiel às

fontes primárias. Segundo Medeiros e Monteiro Jr. (2011), há dois modos de se trabalhar com

experimentos históricos: a reprodução fiel de experimentos históricos, o que é praticamente

impossível em alguns casos já que os materiais originais dificilmente são encontrados; ou a

reprodução de experimento em que o foco está nos mesmos princípios do experimento histó-

rico.

A proposta elaborada e relatada aqui está incluída no segundo caso, em que foi utili-

zado um kit experimental, com materiais similares aos de Oersted, como problema a ser solu-

cionado. Conforme Golin (2002), o experimento de Oersted é um dos experimentos fundamen-

tais da história da ciência, pois a partir dele surgiu um novo ramo da Física, o eletromagnetismo.

O kit para reproduzir as observações de Oersted continha: uma bússola, uma bateria, fios finos

e um fio mais grosso de cobre no formato de uma espira retangular que podia ser fixado sobre

uma base (Fig. 3).

O kit experimental e o material histórico deveriam atuar como problema em investi-

gação, ou seja, considerando este material e os textos elaborados, os estudantes deveriam, ao

final da proposta, ser capazes de responder: (i) qual a relação entre a corrente elétrica e a força

magnética sobre a agulha e (ii) é possível encontrar uma explicação razoável para o fenômeno

baseados apenas na observação? A atividade experimental deveria funcionar como um pro-

blema real e o estudantes deveriam planejar seus experimentos e realizar suas investigações

assim como os filósofos naturais do século 19 fariam (KOPONEN; MÄNTYLÄ, 2006).

Baseados nestes referenciais teóricos, adotamos como metodologia para o desenvolvi-

mento da proposta o modelo de laboratório construtivista de Rosa e Rosa (2012), uma vez que

o mesmo segue os mesmos princípios das atividades discutidas por outras referências da área

(GOLIN, 2003; MCCOMAS, 2005; KOPONEN; MÄNTYLÄ, 2006). Do ponto de vista meto-

dológico, o modelo de laboratório construtivista de Rosa e Rosa (2012) compreende três está-

gios: pré-experimental, experimental e pós-experimental. No estágio pré-experimental, o pro-

fessor apresenta o problema e revisa com os estudantes alguns conceitos já vistos e que poderão

ser úteis para o planejamento do experimento. Com isso, os estudantes são estimulados a pla-

nejarem seu processo de investigação sem ter um conhecimento prévio de qualquer valor ou

resposta correta que deverão obter. Durante o estágio experimental, estudantes são provocados

a iniciarem sua investigação e anotar as razões na escolha dos procedimentos adotados. Eles

também precisam anotar as hipóteses levantadas, possíveis problemas e suas soluções. Este


Fig. 3 –Kit experimental para reproduzir as observações de Oersted. (a) Mate-

riais: uma espira retangular, uma bússola, fios e uma bateria. (b) Base para a espira.

(c) Kit montado. Fonte: Autor

estágio pode levar mais de uma aula, dependendo do problema estabelecido. No estágio pós-

experimental, os estudantes compartilham seus resultados com os demais e todo o grupo busca

encontrar um consenso. Essa proposta chama atenção por indicar que o primeiro e o terceiro

momento necessitam de um tempo maior para sua execução tendo em vista sua importância no

processo que prevê uma abordagem experimental pautada no aprofundamento teórico e na dis-

cussão de seus resultados. Nos momentos de discussão, os estudantes interagem, tentar defender

seus pontos de vista e melhoram sua capacidade argumentativa.

Dessa forma, as atividades promovem a possibilidade de análise e interpretação crítica

daquilo que está sendo produzido, dando oportunidade de escolha aos estudantes, superando o

laboratório tradicionalmente baseado nos modelos pré-estabelecidos dos roteiros de experimen-

tos, quando se tem passo a passo do que deve ser feito ou ainda para simples reprodução, em

que já se conhece o resultado e os procedimentos a se seguir (MCCOMAS, 2005).

Neste modelo, o papel do professor é fundamental, pois cabe a ele instigar os estudan-

tes à estabelecerem hipóteses, guiando-os através de questionamentos indiretos, sem fornecer

uma resposta e sem ser intrusivo.

(a

)

(b

) (c

)


III.1 Cronograma de execução da proposta

Este cronograma foi elaborado considerando aulas com duração entre 45 e 50 minutos,

pois este é o tempo de uma aula para maioria das escolas de nível médio. Esta proposta educa-

cional é composta por um total de 3 encontros, sendo cada encontro composto de duas aulas.

Apesar dessa intervenção ter sido executada em três encontros, trata-se de uma coincidência

com a quantidade de etapas da proposta. Neste caso, compreendemos que 3 seria uma quanti-

dade suficiente de encontros para o pleno desenvolvimento. Contudo essa relação entre encon-

tros/número de aulas e etapas da abordagem experimental construtivista podem ser tantas

quanto forem necessárias para que o programa previsto seja efetivamente cumprido. Por isso,

abre a possibilidade para que qualquer etapa seja revista, podendo ser retomada de maneira

cíclica, de acordo com as constatações durante as discussões e avaliação guiadas pelas concep-

ções apresentadas nas respostas dos estudantes. Essa proposta construtivista predispõe a possi-

bilidade de retomada de discussões para aprofundamento, revisão ou correção de etapas anteri-

ores, de acordo com a(s) necessidade(s) apresentada(s). Por isso, alguns encontros podem apre-

sentar mais de uma etapa.

Encontro Aula Abordagens temáticas

EN

CO

NT

RO

I

Aula 1

Problematização acerca

do tópico temático do

eletromagnetismo.

Aula 2

Realização da prática

experimental e produção

de relatório.

1- Contextualização inicial sobre o eletromagne-

tismo, discutindo sobre os princípios fundamentais de

funcionamento de objetos como uma guitarra elétrica,

liquidificador, etc. (Sendo a semelhança entre eles e

os princípios eletromagnéticos);

2- Breve explicações e orientações sobre os materiais

dispostos para o início da experimentação;

3- Realização experimental dos testes pelos grupos

anotando suas observações.

EN

CO

NT

RO

II

Aula 3

Compartilhamento das

respostas, discussão de

resultados;

Aula 4

Estudo da súmula

bibliográfica de Oersted

e debate do episódio

histórico da descoberta

do eletromagnetismo.

Debate das observações de cada grupo sobre as

observações e considerações obtidas nas respectivas

realizações experimentais;

Dialogo conduzido para unificação de aspectos

semelhantes das anotações dos grupos a fim de

determinar pontos de consenso.

Breve apresentação bibliográfica sobre Oersted (anexo

1);

Discussão do episódio histórico de Oersted com base

no texto adaptado (anexo 2);

EN

CO

NT

RO

III

Aula 5

Retorno à atividade

experimental e nova

Nova realização experimental e anotações de

resultados;

Discussão de resultados encontrados nos dois


produção de relatório.

Aula 6

Avaliação.

relatórios;

Produção de relatório final indicando pontos de

consenso e modificações procedimentais e conceituais

nos experimentos e sua relação com o episódio

estudado.

Caso o professor deseje, pode utilizar outros materiais e outras possíveis organizações,

escolhendo, por exemplo, apenas uma pilha mais simples e os fios condutores finos (como os

que se encontram na Fig. 3). Ainda podemos sugerir um outro exemplo como opção para a

realização deste experimento que é a presente em Chaib e Assis (2007).

Sobre os materiais a serem utilizados nas atividades deste material educacional, faze-

mos algumas observações:

A bateria pode ser substituída por uma pilha comum, contudo o efeito será reduzido

quanto a sua magnitude, ou seja, sua intensidade será menor, já que a DDP também é menor

influenciará no valor da corrente elétrica que é responsável pelo campo magnético criado;

Para evitar acidentes (bateria explodir) também se pode associar uma resistência na

espira, diminuindo a corrente, pois o circuito não tem nenhuma resistência associada ao mesmo

ocasionando aquecimento da fonte. O professor pode então sugerir aos alunos fazer apenas o

contato quando forem testar alguma ideia de configuração e em seguida romper o contato elé-

trico, garantindo assim uma maior segurança nos procedimentos.

IV. Executando a proposta

IV.1 Local e público alvo

A proposta foi realizada numa escola pública do Estado da Paraíba – Escola Estadual

de Ensino Médio Nenzinha Cunha Lima – com estudantes do terceiro ano do ensino médio,

durante o mês de novembro de 2015. No total, 30 estudantes participaram da atividade (2 tur-

mas), sendo divididos em 9 grupos de 3 ou 4 estudantes. As turmas desenvolveram as ativida-

des, predominantemente, durante o horário das aulas da disciplina de Física, logo, realizaram

as atividades separadamente, no laboratório. Durante o período da execução da proposta, a es-

cola fazia parte do Programa Ensino Médio Inovador (PROEMI) e os estudantes podiam per-

manecer os dois turnos na escola, tirando dúvidas com o professor ou refazendo o experimento.

A escola está situada num bairro de classe média baixa, possuía cerca de 200 estudantes matri-

culados no Ensino Integral7. A escola possuía laboratório de ciências, e equipamentos como

datashow, tv, computadores, etc. Os kits utilizados pertenciam ao Grupo de História da ciência

7 No início de 2016 toda a equipe da escola foi desfeita por ato governamental. O PROEMI foi encerrado, sendo

inserida num outro modelo de escola integral criado pelo Governo do Estado.


e Ensino da Universidade Estadual da Paraíba8. A interação com a escola e a elaboração de

propostas envolvendo a abordagem histórica fazia parte de projeto financiado pelo CNPq para

implementação de propostas diferenciadas na Educação Básica.

IV.2 A atividade

A primeira aula começou com uma breve conversa em que foi mostrada a importância

da eletricidade e como ela está presente na nossa rotina. Alguns conceitos físicos sobre eletri-

cidade foram relembrados, como propriedades elétricas e interação entre cargas, e o funciona-

mento de alguns equipamentos elétricos. Foram disponibilizados uma carcaça de um liquidifi-

cador e alguns motores desmontados (de impressora) para que os estudantes identificassem os

elementos que fossem conhecidos por eles. Nesse momento foi identificado a presença de ma-

terial magnético.

O primeiro dado interessante à atividade surgiu nesse ponto. Por estarmos discutindo

fenômenos elétricos esperava-se que, de maneira geral, os grupos questionassem a presença

desse tipo de material magnético em um objeto cujo funcionamento é eminentemente elétrico.

Apenas um estudante demonstrou interesse nesse fato, mas atribuiu sua presença às questões

estruturais, assim como os parafusos também presentes.

Essa observação, no entanto, foi suficiente para que a estratégia tivesse continuidade.

Mudamos o foco para o ímã e suas características. Foram apresentadas as características do

magnetismo e explicitadas algumas analogias com as propriedades elétricas, apontando dife-

renças e semelhanças entre eles.

Foi pedido para que os grupos manipulassem alguns ímãs para visualizar sua interação

e foram apresentadas as seguintes questões: Sendo dois fenômenos tão semelhantes, será que

entre eles existe alguma relação? Como seria essa relação?

Como a estratégia levava à uma indução de respostas positivas à primeira questão, a

segunda questão serviu para estimulá-los a refletir de fato sobre a sua resposta. Conseguimos

distinguir algumas concepções nas respostas elaboradas pelos estudantes:

i. Distorção conceitual nos fenômenos envolvidos: algumas repostas apresentaram in-

consistências conceituais, mostrando que estes estudantes ainda não tinham conseguido o grau

de abstração necessário para compreender os fenômenos. Uma das afirmações feitas por um

estudante foi que “deve ter (relação), porque os lados dos ímãs devem ser cheios de cargas

elétricas, de um lado um tipo de carga, de outro, o outro tipo, por isso deve interagir”.

ii. Apesar de parecidos os fenômenos não se influenciam: alguns estudantes chegaram

à conclusão que a única relação entre os fenômenos era o fato de “acontecerem coisas parecidas

8 A título de curiosidade e para explicitar a difícil condição da educação pública, vale informar que, ao final do

ano letivo a escola foi, pela sexta vez, invadida e parte de seus equipamentos foi roubada, incluindo alguns kits

que haviam ficado à disposição dos estudantes.


na hora da interação de ímã com ímã e carga com carga”, mas cada um em seu campo de atua-

ção.

iii. Relacionam-se, se corretamente associados: os estudantes que compactuaram dessa

concepção afirmaram que “deveria ter um jeito de ligar os ímãs com fios ou a uma bateria e

fazer a eletricidade ficar mais forte”.

Foi pedido que os estudantes escrevessem essas três concepções que, a medida em que

o desafio foi colocado para eles, essas concepções foram reformuladas, tomando a forma de

hipóteses para o trabalho experimental que fariam em seguida. O desafio era que eles tentassem

achar algum tipo de relação entre os fenômenos elétricos e magnéticos, a partir dos materiais

dos Kits disponibilizados. As hipóteses seriam: se o fenômeno de cada um deles separadamente

é semelhante, então devem ter a mesma origem, logo haverá interação; apesar de serem fenô-

menos parecidos, eles têm origem diferentes, logo não deverá haver interação; apesar de apre-

sentarem propriedades diferentes, os fenômenos apresentados devem interagir, ajudando ou di-

ficultando sua atuação. Foi sugerido que os alunos deixassem a “mente aberta” para qualquer

uma das possibilidades.

Os estudantes, então, abriram a caixa que estava sobre a mesa e foram apresentados

cada um dos componentes presentes no Kit experimental, contudo não foi explicado nada acerca

de como deveriam associá-los. Após uma breve explicação dos componentes, os estudantes

foram convidados a iniciar o trabalho experimental e testar sua(s) hipótese(s). Um representante

do grupo ficou responsável por escrever as escolhas e decisões de montagem, registrando tudo

no relatório que seria entregue. Em comum acordo os estudantes resolveram gravar nos celula-

res as discussões para não “perder nada”.

Durante a fase de montagem uma das questões que surgiram, e que chamou atenção,

foi a falta de um ímã no material, que os levou a acrescentar outra hipótese: “Deve haver um

jeito de fazer um ímã para a bússola detectar”.

De maneira geral as montagens foram muito parecidas seguindo um mesmo modelo

que era de ligar a bateria à espira por meio dos fios, para que gerasse uma corrente elétrica. O

problema então, era saber o que fazer com a bússola para achar o campo magnético. Inicial-

mente houveram algumas tentativas de ligar a bússola aos fios, porém, não foi possível.

Então, ao final, dois grupos apresentaram montagens com resultados parecidos, mas

com pressupostos diferentes: para um dos grupos a bússola deveria ficar em contato com a

espira, quanto maior fosse a área de contato, maior era o “efeito” na agulha da bússola. O outro

grupo afirmava que não havia relação com o contato entre a bússola e a espira, apesar de con-

cordarem que se a bússola estivesse mais próxima a “agulha girava mais forte”, mas não era

resultado do contato porque o material que revestia a bússola era isolante. O efeito tinha relação

apenas com a bateria e como ela estava ligada à espira. Segundo este grupo, se fosse colocada

uma bateria mais forte o efeito seria maior. Os outros grupos, aparentemente se colocaram a

favor de uma ou outra ideia, sem acrescentar hipóteses ou sugestões. Tudo o que foi realizado


pelos estudantes foi registrado na forma de um relatório que foi entregue ao professor. Houve

também registro das montagens por meio de fotos e desenhos.

No segundo encontro foram apresentadas as hipóteses e iniciaram-se os debates acerca

do que foi verificado e as possíveis conclusões a que chegaram os grupos. Foi possível verificar

que alguns estudantes realizaram pesquisa de maneira independente, mostrando que permane-

ceram interessados no assunto e buscaram mais informações, em sua maioria, na internet, e

tentavam explicar a “maneira correta de realizar” o experimento. Chegou-se então a um con-

senso de que: (1) o fenômeno acontecia porque a espira se tornava um tipo de ímã quando a

corrente passava, e que dependia da energia da bateria; (2) era necessário conhecer mais sobre

os experimentos para saber se a conclusão estava correta.

Foi nesse segundo ponto que observamos de maneira bastante latente uma das concep-

ções deturpadas acerca do trabalho científico. Para os estudantes, era suficiente consultar o livro

didático ou a internet, pois o resultado já estava lá, pronto e verdadeiro. Neste momento o pro-

fessor teve que intervir, abrindo um debate acerca do perigo de admitir que as informações são

verdadeiras apenas pelo fato de estarem disponíveis em livros ou porque foi “dito por um cien-

tista”. Foram apresentados alguns exemplos de informações que aparecem em livros didáticos

e como podem estar equivocadas. Assim, foi questionado se os estudantes achavam importante

que tivessem contato com os estudos originais dos cientistas que trabalharam nos fenômenos

que eles estavam tentando descrever. Como consenso, na aula seguinte deveria ser introduzido

o trabalho com a História da Ciência, em particular o episódio da relação entre a eletricidade e

magnetismo.

Cada grupo recebeu dois textos, um contendo a biografia de Oersted e outro contendo

episódio histórico de Oersted baseado no texto adaptado de Martins (1986). Após a leitura foi

realizado um debate acerca das informações contidas nesses textos e como os experimentos

realizados em sala de aula estavam em acordo com o que constava nos episódios. Os estudantes

também foram orientados a pesquisar no livro didático se tratavam das questões apresentadas

nos textos, seja do cientista, seja do experimento em questão.

Os estudantes observaram que seus experimentos foram realizados de maneira bem

semelhante de como foi a realização do original, mas suas conclusões relacionavam-se apenas

às questões de montagem, e seu foco era na relação entre o que acontecia com a bússola e a

espira, em consonância com as hipóteses que tinham ao iniciar as atividades, percebendo ainda

que a forma como manipularam esses materiais tinham relação com fenômenos e conceitos que

já tinham sido apresentados. Dessa forma, os estudantes identificaram as várias questões que

não tinham sido contempladas em suas observações, e que para que Oersted chegasse a sua

conclusão foram necessárias algumas concepções teóricas que já eram conhecidas por ele e que

de alguma forma guiavam suas observações, e que o experimento, por si só, não é suficiente

para tal, mesmo que as etapas a serem realizadas pelos estudantes se assemelhem àquelas rea-

lizadas por ele.


Ao serem questionados se eles saberiam descrever essa interação, ou como era a forma

desse campo, admitiram que não tinham se importado com tais questões. Alguns informaram

que o texto tratava dessas questões, mas não parecia ter tanta importância quanto o fenômeno

maior que era a relação observável. Sendo assim, foi acertado que no próximo encontro eles

deveriam explicitar essas questões nos mesmos experimentos. Quanto à pesquisa nos livros

didáticos, conseguiram identificar algumas informações no livro texto, contudo consideraram

muito superficiais e não continham todas as informações que acharam importantes nos textos

lidos.

Ao retomar os experimentos, foi solicitado que os grupos tentassem demonstrar como

era a forma do campo magnético e produzir um novo relatório de montagem do experimento.

A pedido dos grupos as baterias foram modificadas por baterias disponíveis no laboratório, para

que os efeitos fossem otimizados, pois as baterias eram mais fortes. Dos nove relatórios entre-

gues, apenas sete conseguiram produzir uma explicação para a forma do campo circular em

torno da espira. Sua descrição envolvia alguns testes realizados a partir da mudança de posição

da bússola em relação à espira, e como ela se comportava em cada ponto, ou ainda, a partir da

manipulação da espira. Atribui-se essa descrição ao fato de os estudantes já terem tido contato

com os textos, corroborando para a discussão de que Oersted não chegou às suas conclusões de

maneira estritamente indutiva, mas que, pelo contrário, suas conclusões estavam carregadas de

preconcepções que direcionaram seu olhar para o experimento. Os outros dois relatórios faziam

suposições, mas não explicitavam como chegaram a elas. Após essa constatação, foi apresen-

tada a regra da mão direita como é descrita atualmente e se discutiu os resultados dos experi-

mentos e como se adequavam com essa regra.

Após a realização dos experimentos e produção dos relatórios, o professor devolveu o

primeiro relatório e pediu que cada grupo analisasse suas produções e discutissem as mudanças

que eles observaram na primeira montagem e na segunda, e relacionassem com o que foi apre-

sentado nas aulas com os textos históricos. Em seguida produzir um relato da experiência, abor-

dando tudo o que foi realizado e suas conclusões acerca do trabalho. Ao final, os alunos suge-

riram que cada grupo fizesse a leitura de suas conclusões, o que levou à um debate final para a

conclusão dos trabalhos. Essa proposta que partiu dos alunos, mesmo não estando no roteiro da

proposta inicial foi bastante importante para a conclusão da atividade, pois além de ter a chance

de corrigir possíveis dificuldades ou tirar alguma dúvida que ainda existisse, foi interessante

observar a confiança e a autoestima em relação ao trabalho por eles realizados.

V. Considerações finais

Após a leitura dos dois relatórios produzidos pelos estudantes, bem como das discus-

sões realizadas com toda a turma, pudemos perceber modificações com relação aos pontos ci-

tados anteriormente e que nos dispomos a discutir com a atividade. Suas falas quanto ao papel

atribuído ao trabalho experimental, deixaram de ser uma postura ingênua, de um cientista que

analisa os fenômenos e encontra explicações a partir dos experimentos, para compreender que


a própria escolha experimental está relacionada aquilo que está presente nas preconcepções dos

cientistas.

O método problematizador foi um propulsor para que a participação dos estudantes

fosse efetiva em todas as etapas, tendo em vista que ele proporciona o debate, possibilitando

que o professor consiga mediar as discussões instigando a fala dos seus alunos. A associação

do trabalho experimental com a história da ciência tornou a postura dos estudantes mais crítica,

em todos os momentos, seja durante os experimentos, seja na escrita dos relatórios, ou mesmo

durante a exposição do professor, os estudantes se sentiram mais à vontade para questionar e

participar de maneira ativa. Uma das ações que fomentam essa constatação é o fato de que os

próprios estudantes desenvolveram pesquisas independentes, buscando mais informações e

consultando o professor acerca de fontes confiáveis. Grupos que inicialmente demonstravam

uma postura de descaso pelas atividades, sentiram-se estimulados a partir do momento em que

os outros grupos começaram a encontrar algum tipo de resultado para o desafio. Claramente a

diversidade de aptidões ficou explicita, entre alguns que lideravam os trabalhos práticos e aque-

les que tentavam correlacionar as explicações com os textos apresentados.

Compreendemos que isso se deu pelo fato de que, ao usar os episódios, mostrando os

equívocos dos cientistas, humanizando seu trabalho, de certa forma aproximou isso da realidade

vivenciada por eles no laboratório didático. Essa nova postura modificou a forma como eles

desempenharam as tarefas, o que possivelmente possibilitou uma mudança significativa na

compreensão dos fenômenos, apresentando concepções coerentes e explicações razoáveis

acerca dos conteúdos abordados e das relações entre o trabalho experimental e a teoria, presen-

tes nos relatórios. Nesse sentido, torna-se relevante a produção de material didático que expli-

cite as influências e problemas que surgem na ciência, e não apenas aqueles que estabelecem

verdades. Assim, o processo da pesquisa historiográfica deve ter, desde o início, a participação

do professor, para que ele entenda o contexto do episódio histórico e indique a melhor forma

de inserir o material na sala de aula.

Um dos frutos deste trabalho foi a participação dos estudantes em um evento científico,

o Ciência Jovem, em que são apresentados trabalhos nacionais e de outros países da América

Latina, essa vertente derivada desta atividade mostra a importância no incentivo do protago-

nismo, proporcionado por esta proposta, contribuindo para a iniciação científica dos estudantes.

Agradecimentos

Os autores agradecem o suporte financeiro do CNPq (Conselho Nacional de Desen-

volvimento Científico e Tecnológico) – Processo número 474924/2012-2.

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em: 27 mai. 2016.

Anexo I - Biografia de Oersted

Hans Christian Oersted (1777-1851), dinamarquês, filho de Søren Christian Oers-

ted,um farmacêutico, e Karen Hermansen, ainda quando pequeno foi entregue junto com seu

irmão caçula Anders Sandøe a um casal de alemães, com quem Oersted aprendeu alemão. Os

vizinhos contribuíram para a educação de Oersted e seu irmão Anders, ensinando-lhes noções

elementares de latim, francês e matemática. Oersted aprendeu noções básicas de química ao

trabalhar com o pai na farmácia quando tinha onze anos de idade.

Em 1794, Oersted e seu irmão Anders, ingressaram na Universidade de Copenhague,

onde Anders seguiu seus estudos para especializar-se em direito, enquanto Oersted seguiu para

a filosofia natural, onde cursou astronomia, física, matemática, química e farmácia. No ano de

1797 obteve o título de farmacêutico, e em 1799 recebeu o título de doutor, com a tese intitulada

“Dissertatio de forma metaphysices elementaris naturae esternae” [Dissertação sobre a forma

metafísica elementar da natureza exterior], baseada em um artigo que o escreveu quando fazia

parte de um periódico que publicava trabalhos sobre filosofia kantiana, da qual era apreciador

e que o orientou em trabalhos futuros.

Viajou para Berlim, Gottingen e Weimar, conhecendo Johann Ritter, um importante

contribuinte para suas concepções científicas. Em Berlim teve contado com a Naturphilosophie,

uma corrente filosófica que tinha como pressuposto a ideia de que Natureza é formada por

forças opostas, mas derivadas de uma só força, organizando a si mesma e as leis que regem seus

http://www.encyclopedia.com/doc/1G2-2830903215.html


fenômenos. Essa corrente filosófica, a Naturphilosophie, assim como Oersted, eram influenci-

ados pela filosofia de Kant, e influenciaram vários campos das ciências naturais da época, como

eletricidade, magnetismo, reações químicas, biologia, etc.

Retornando a Dinamarca em 1804, onde após dois anos foi nomeado professor da Uni-

versidade de Copenhague, Oersted promoveu algumas realizações como a fundação da Socie-

dade para Promoção da Ciência Natural no ano de 1824, e em 1829 torna-se diretor do Instituto

Politécnico de Copenhague.

A unidade presente nos trabalhos de Oersted parece ser resultado de suas conclusões

e estudos sobre Kant e sua filosofia. Contudo kantianos da atualidade dizem que Oersted e

outros (filósofos e cientistas) cometeram alguns equívocos nas suas interpretações em seus es-

tudos sobre Kant, mesmo assim essa filosofia constituía suas crenças sobre a natureza e as ci-

ências. Na universidade, Oersted leu Kritik der reinen Vernunft e Metephysische Anfangs-

gründe, ambos trabalhos de Kant, sendo que neste segundo Kant diz que existem dois tipos de

força, sendo estas a de atração e repulsão, nomeando-as de Grundkräfter (Forças fundamentais)

e outras forças eram derivadas destas, ou seja, transformações das forças fundamentais. A con-

cepção de Kant sobre as Grundkräfter era uma forte evidência para Oersted, da relação entre

eletricidade e magnetismo.

Em 1813 Oersted já tinha conjecturado a relação entre eletricidade e magnetismo, po-

rém a insegurança das características e propriedades do fenômeno, adicionadas a sua sobrecarga

no ensino, o fizeram prolongar seus estudos. A observação foi feita então no ano de 1820 no

início da primavera, descrita pelo próprio Oersted em artigo intitulado “Experimenta circa ef-

fectum conflictus electrici in acum magneticam”, de 21 de julho de 1820, escrito em latim.

Oersted também realizou pesquisas sobre compressibilidade que serviram para estudos

posteriores sobre ao mesmo tema. Voltou-se, por fim, ao estudo da filosofia, por qual tinha

grande apreço, sendo que seu último trabalho, cujo título era The Soul in Nature, não chegou a

ser concluído devido a sua morte em 9 de março de 1851.

ANEXO II – Oersted e a relação entre eletricidade e magnetismo

É do conhecimento de muitos que Hans Christian Oersted é o descobridor do eletro-

magnetismo, e também muitas vezes é dito, erroneamente, que o mesmo chegou a este resultado

por acaso, ou sorte. Entretanto como já mencionado esta informação é distorcida, pois na des-

coberta do eletromagnetismo existiram muitos fatores e também outros pesquisadores além de

Oersted que tentaram chegar a relação entre eletricidade e magnetismo.

Anteriormente a Oersted, a relação entre eletricidade e magnetismo já se era obser-

vada, pois era notado que bússolas eram desorientadas de suas posições originais durante tem-

pestades e, em alguns casos, até mesmo inverter sua polaridade. Foi registrado na Philosophical

Transactions of the Royal Society, Londres, começo do século XVIII, que os raios eram capazes

de magnetizar objetos metálicos sem ter o contato com os mesmos. Partindo da hipótese de que

os raios eram fenômenos de descarga elétrica, Franklin conseguiu magnetizar uma agulha de


costura utilizando uma garrafa de Leyden, um dispositivo que armazenava eletricidade. Além

de Franklin, outros pesquisadores conseguiram tal realização. Contudo, um de seus amigos cha-

mado Kinnersley, não foi capaz de reproduzir a experiência, pois só conseguiu alguns resulta-

dos positivos na imantação da agulha quando a mesma se encontrava em uma determinada

posição. Posteriormente, Franklin acaba por aceitar a explicação de Franz Aepinus (1724-1802)

que dizia que a imantação ocorria por consequência do aquecimento que a descarga elétrica

provocava na agulha. Podemos pensar também que, diferentemente de Oersted, Franklin estava

centrado nas descargas elétricas, por analogia aos raios, como mencionado, que eram fenôme-

nos de descarga elétrica. Já Oersted pensava em um movimento contínuo da eletricidade e tinha

um pensamento diferenciado, como veremos mais à frente.

Apesar destes resultados não positivos de Franklin, o cenário ainda era de crença na

relação entre eletricidade e magnetismo, mesmo que não conseguissem demonstrar de que

forma se dava essa relação. Esta atmosfera de credulidade no nexo entre eletricidade e magne-

tismo fez com que alguns pesquisadores como: Hatchett e Desromes; Ritter; Muschman e Hans-

teen realizassem experimentos com o intuito de encontrar a relação da eletricidade com mag-

netismo. Questões de simetria entre fenômenos elétricos e magnético direcionavam a procura.

Apesar de todas estas tentativas experimentais, alguns princípios norteadores, como a

simetria citada acima, são de grande importância comentar que não foram apenas estes fatores

que fomentaram Oersted, mas também uma questão de acreditar na união destas duas forças,

um princípio filosófico diretor, tema principal de uma corrente filosófica chamada Naturphilo-

sophie.

Outro detalhe bastante relevante é a concepção de corrente elétrica que Oersted tinha.

Ele era adepto da teoria dos dois fluidos elétricos, proposta por Charles Du Fay (1698-1739).

A ideia de Oersted era a de que existia um “conflito elétrico” em um fio. Supunha ele que, por

decorrência da movimentação contrária dos dois fluidos elétricos, que se movimentavam con-

trariamente no fio condutor, existia um embate dos mesmos, ou melhor dizendo, luta ou con-

flito. Quando o conflito elétrico se encontrava em um fio muito fino o efeito produzido era o

calor e ainda se o fio fosse demasiadamente fino podia-se ter um efeito luminoso.

As observações de Oersted aconteceram em uma conferência que realizou no inverno

de 1819-1820 na Universidade de Copenhagen, a qual versava sobre temas como eletricidade e

magnetismo. Oersted supôs que o efeito magnético se propagaria lateralmente ao fio, como a

luz e o calor emitidos de um fio quando percorrido intensamente pela eletricidade, e não na

orientação da corrente elétrica. Como justificativa, ele se baseava na sua concepção sobre os

efeitos magnéticos causados pelos raios.

Ao fechar o circuito percebeu que a bússola, teve uma pequena perturbação, mas não

chamou muito a atenção dos que ali estavam presentes. Quando divulgou seus resultados em

Julho de 1820, estava seguro sobre as características do fenômeno que observara, pois antes

disto realizou várias experiências, chegando a conclusão de que “... o efeito magnético da cor-


rente elétrica tem um movimento circular em torno dela” (Oersted apud Martins, 1986). Publi-

cou seus resultados em um folheto de 4 páginas, intitulado de: “Experimenta circa effectum

conflictus eletrici in acum magneticam”. Escrito em latim e não em dinamarquês, contém a

síntese de uma série de experiências e observações realizadas por Oersted.

Os resultados de Oersted não foram aceitos de imediato, devido a novidade das carac-

terísticas apresentadas pelo fenômeno, como a ideia de um campo magnético circular ao redor

do fio, que levava à quebra de simetria. Físicos como, por exemplo, Berzelius, Schweigger e

Prechtl propuseram outras teorias explicativas para o fenômeno observado por Oersted, mas

que deixavam a desejar na explicação do fenômeno por completo.

Um físico francês chamado Arago, ao tomar conhecimento do trabalho de Oersted

julgou ser impossível o fenômeno descrito, e que só veio a se convencer sobre os resultados

quando foi lhe apresentado a repetição do trabalho do Oesrted por Auguste de la Rive.

Para alguns historiadores da ciência, a primazia de Oersted sobre a descoberta do ele-

tromagnetismo é alvo de discussões. Posteriormente aos seus trabalhos, foi mencionado em

alguns textos onde se atribuía a descoberta do eletromagnetismo a outra pessoa, um certo “físico

de Trento, que depois foi identificado como Gian Domenico Romagnosi (1761-1832). Romag-

nosi, que era advogado e nutria um certo apreço pelas ciências exatas, chegou a publicar alguns

trabalhos na área. No caso do eletromagnetismo, sua hipótese estava baseada na eletrostática e

não chegou às mesmas conclusões que Oersted, não abalando sua reputação de “descobridor do

eletromagnetismo”.

Documents

Laboratório desafiador e história da ciência: um relato de ... · que podiam se atrair ou se repelir, dependendo do tipo de eletricidade (ou excesso e falta) que adquiriam (HEILBRON,